Comment les activités agricoles provoquent-elles la pollution de l'air ?

La pollution de l'air provenant de l'agriculture fait référence aux pratiques agricoles qui génèrent divers polluants atmosphériques, y compris des gaz et des particules. Les activités agricoles libèrent des émissions de gaz nocifs, tels que l'ammoniac (NH₃), le méthane (CH₄), le protoxyde d'azote (N₂O), les particules fines (PM₂.₅ et PM₁₀), et les oxydes d'azote (NOₓ). Les émissions de ces pratiques agricoles entraînent une détérioration de la qualité de l'air, une augmentation des problèmes de santé humaine liés aux maladies respiratoires et cardiovasculaires, et contribuent au réchauffement climatique. La surveillance de la qualité de l'air dans les zones agricoles est essentielle pour comprendre les sources de pollution de l'air et développer de meilleures solutions pour la réduire. Il existe de bonnes pratiques de gestion qui peuvent être mises en œuvre pour réduire la pollution de l'air tout en maintenant une exploitation agricole productive, telles que l'amélioration de l'application des engrais, la gestion du fumier, et la quantité brûlée, ainsi que l'utilisation de matériel agricole qui produit moins de pollution.

L'agriculture peut être considérée comme faisant partie de l'environnement naturel, mais il y a une préoccupation significative concernant l'ampleur de la pollution de l'air causée par l'activité agricole. Les activités agricoles produisent des émissions significatives dans l'atmosphère à l'échelle mondiale, contribuant à le changement climatique et à la dégradation de la qualité de l'air.. L'utilisation d'engrais, de bétail, de machines et de résidus de culture comme composants quotidiens contribue à la pollution de l'air qui affecte à la fois les populations rurales et non rurales. Les pays avec des économies agricoles intensives et étendues, comme l'Inde, voient des contributions significatives de l'agriculture à la pollution de l'air saisonnière. Comprendre comment les activités agricoles contribuent à la pollution de l'air saisonnière est important pour trouver des moyens de produire de la nourriture tout en prévenant d'autres dommages environnementaux.

La pollution atmosphérique agricole comprend tous les types de pollution libérés dans l'air en raison des activités quotidiennes de l'agriculture.

Il existe également de petites quantités de pollution atmosphérique agricole résultant des pratiques agricoles courantes, y compris les gaz provenant des engrais, les gaz et la poussière provenant des déchets animaux, la poussière des labours et les émissions des équipements agricoles à moteur diesel.

Dans des pays comme l'Inde, l'agriculture contribue de manière significative à la pollution atmosphérique saisonnière. Par exemple, la pratique post-récolte de brûlage de chaumes dans les États du nord de l'Inde produit de grandes quantités de fumée composée de particules fines qui peuvent être transportées sur des milliers de kilomètres et causer la pollution de l'air dans des villes bien au-delà de l'endroit où les cultures sont cultivées. De plus, des pratiques telles que l'utilisation d'engrais ou la gestion des déchets animaux produisent des gaz tels que l'ammoniac et le protoxyde d'azote, qui contribuent au smog et sont de grands contributeurs au changement climatique.

En raison de leurs emplacements géographiques étendus, ces sources d'émissions sont souvent négligées mais ont un impact significatif sur l'environnement et l'air que respirent les gens.

De nombreuses pratiques agricoles courantes émettent des gaz et des particules qui dégradent la qualité de l'air dans les zones rurales, contribuant de manière significative à la pollution de l'air.

Brûlage des résidus de culture

De nombreux agriculteurs nettoient leurs terres après la récolte des cultures pour en planter de nouvelles en brûlant la paille de l'ancienne culture, telle que le riz ou le blé. Lorsqu'ils sont brûlés, ces anciennes cultures libèrent de grandes quantités de particules fines (PM₂.₅ et PM₁₀), de monoxyde de carbone, d'oxydes d'azote et de composés organiques volatils dans l'air.

Utilisation d'engrais et de pesticides

Les engrais chimiques, notamment ceux contenant de l'azote, émettent de l'ammoniac (NH₃) lorsqu'ils sont appliqués sur le terrain. Lorsqu'il est dans l'atmosphère, l'ammoniac peut réagir avec d'autres polluants de l'air pour former des particules fines (aérosols) qui peuvent nuire à la qualité de l'air. Les engrais peuvent également émettre du protoxyde d'azote (N₂O), qui est un puissant gaz à effet de serre.. Les applications massives de pesticides peuvent introduire des COV dans l'atmosphère.

Élevage et déchets animaux

Le bétail comme les vaches émet du méthane (CH₄) dans l'atmosphère par un processus appelé fermentation entérique. L'ammoniac et le sulfure d'hydrogène sont libérés dans l'air lorsque le fumier est stocké ou n'est pas traité. Les émissions provenant du bétail peuvent créer de fortes odeurs, dégrader la qualité de l'air et contribuer au changement climatique.

Machinerie agricole et équipements diesel

Le diesel est utilisé pour alimenter des tracteurs, des moissonneuses-batteuses, des pompes d'irrigation et d'autres machines agricoles. Lorsque ces machines sont en fonctionnement, elles émettent des polluants d'échappement, y compris des oxydes d'azote (NOₓ), des particules (particules fines) et du dioxyde de carbone (CO₂).

Labour et préparation des champs

L'acte de labourer, de travailler le sol et de préparer la terre pour la plantation perturbe le sol et libère de la poussière dans l'air. Cette poussière contient des PM₁₀ et peut également contenir des engrais ou des pesticides provenant d'utilisations précédentes de ce sol.

Les fermes produisent une large gamme de gaz et de particules qui peuvent nuire à la qualité de l'air et à l'environnement environnant. Ils sont émis par la gestion des sols, la fertilisation, la digestion du bétail, la décomposition des déchets, les gaz d'échappement des équipements et les résidus de culture.

Les principaux polluants issus des activités agricoles comprennent :

Ammoniac (NH₃) : Émis dans l'atmosphère par l'utilisation d'engrais azotés et de déchets animaux. Dans l'atmosphère, l'ammoniac réagit avec des polluants pour créer des particules microscopiques (PM₂.₅).

Méthane (CH₄) : Principalement libéré lors de la digestion du bétail (en particulier des bovins et des buffles) et suite à la décomposition du fumier dans les décharges.

Protoxyde d'azote (N₂O) : Le protoxyde d'azote est un puissant gaz à effet de serre produit lorsque le sol fertilisé à l'azote est décomposé.

Particules en suspension (PM₁₀ et PM₂.₅) : Générées par la combustion des résidus de culture, la poussière créée par le labour des champs, et l'interaction de l'ammoniac avec les polluants pour créer des particules secondaires dans l'atmosphère. Ces particules microscopiques peuvent facilement pénétrer dans nos poumons.

Oxydes d'azote (NOₓ) : Produits par les moteurs diesel utilisés dans le matériel agricole et par la combustion des déchets de culture. Ces gaz contribuent à la formation de brouillard.

Monoxyde de carbone (CO) : Le matériel agricole fonctionnant au diesel et la combustion de matériaux agricoles produisent du monoxyde de carbone (CO) lorsqu'il n'y a pas assez d'oxygène pour que tous les gaz brûlent complètement.

Dioxyde de carbone (CO₂) : Il est émis par la combustion du carburant diesel dans les équipements agricoles et par la combustion des déchets agricoles. Ces émissions contribuent au changement climatique.

L'utilisation de pesticides, de carburant diesel et la combustion de biomasse (c'est-à-dire laisser des produits résiduels se décomposer) libère des composés organiques volatils (COV). En présence d'oxydes d'azote (NOₓ) et de lumière, les COV contribuent à la formation de ozone troposphérique.

Les impacts négatifs de la pollution de l'air provenant de l'activité agricole s'étendent à la santé humaine, en particulier pour les personnes qui vivent et travaillent près des fermes. Les irritants respiratoires comprennent des polluants tels que les particules en suspension (fines et grossières), les ions ammonium de l'azote particulaire et les oxydes d'azote, qui peuvent nuire à la qualité de l'air. Les particules fines peuvent pénétrer profondément dans vos poumons et finalement entrer dans votre circulation sanguine, rendant la respiration difficile.

De plus, les personnes qui s'exposent à des niveaux élevés de particules en suspension et de certains gaz sur de longues périodes ont une probabilité plus élevée de développer des maladies cardiaques et d'avoir un AVC.

Certaines personnes sont plus susceptibles que d'autres. La plupart des enfants ont des poumons en développement et sont exposés au risque d'air pollué. Les personnes âgées et celles ayant des maladies cardiovasculaires ou respiratoires existantes sont également à risque accru de développer des complications liées à leur état préexistant lorsqu'elles sont exposées à la pollution de l'air.

Les agriculteurs et les travailleurs agricoles sont à un risque plus élevé d'exposition à la pollution de l'air que les personnes qui ne travaillent pas dans des exploitations agricoles, car ils sont en contact avec de la poussière contaminée, des pesticides, des émissions de déchets animaux et des émissions d'échappement des machines ; par conséquent, les effets de la pollution de l'air due à l'activité agricole resteront une préoccupation majeure tant en matière de santé rurale qu'occupationale.

Les gaz à effet de serre comme le méthane (CH₄) provenant des déchets animaux et le protoxyde d'azote (N₂O) des sols fertilisés sont des contributeurs particulièrement significatifs au changement climatique car ils piègent la chaleur dans l'atmosphère, contribuant au réchauffement climatique.

L'ammoniaque et les oxydes d'azote en suspension dans l'air peuvent retomber sur Terre via un processus appelé déposition qui modifie la chimie du sol, contribue à des déséquilibres nutritionnels et peut entraîner une surcroissance des plantes (et des niveaux d'oxygène plus bas) dans les systèmes aquatiques, nuisant aux espèces aquatiques. Certains de ces polluants aident également à former de l'ozone au niveau du sol, qui endommage les cultures, les arbres et d'autres plantes les empêchant d'atteindre leur taille et leur productivité maximales.

De plus, la fumée et d'autres particules produites lors de la combustion des résidus de culture réduisent la visibilité et bloquent la lumière du soleil d'atteindre la surface, modifiant ainsi les schémas météorologiques locaux et affectant la photosynthèse des plantes.

Des données sur les émissions fiables sont cruciales ; sans elles, nous sous-estimons la contribution des zones rurales à la qualité de l'air régionale et au changement climatique. Pour identifier où se produisent les niveaux les plus élevés de pollution de l'air, quand ils se produisent, et quelles activités spécifiques causent ces émissions, il est essentiel de surveiller à la fois l'espace et le temps.

De nombreuses zones agricoles (particulièrement les zones rurales) présentent un écart significatif dans la disponibilité de la surveillance de la qualité de l'air. Plus les réseaux sont denses dans une zone urbaine, plus il est facile d'évaluer le risque d'exposition des individus vivant à proximité. L'utilisation d'une surveillance supplémentaire dans ces mêmes zones fournira une meilleure compréhension de la façon dont l'ammoniac, les particules fines et les gaz à effet de serre se déplacent dans l'air.

Les responsables politiques peuvent créer des réglementations appropriées et des programmes de soutien, tandis que les agriculteurs et les communautés locales peuvent développer des méthodes pour réduire les émissions des sources agricoles. En conséquence, la surveillance sert de base à l'établissement de solutions viables pour améliorer la qualité de l'air sans diminuer la productivité agricole.

Surveillance de la qualité de l'air dans les zones agricoles repose sur des capteurs au sol qui mesurent les polluants tels que les particules en suspension (PM), l'ammoniac (NH₃), les oxydes d'azote (NOₓ) et l'ozone (O₃). Ces mesures montrent comment les niveaux de pollution changent au fil du temps et selon les saisons, aidant à identifier les sources d'émission telles que la combustion de résidus de culture, le labour du sol et l'application d'engrais ou de fumier. Les données de surveillance soutiennent également une meilleure planification et gestion des exploitations agricoles en transformant des émissions auparavant invisibles en informations mesurables qui peuvent orienter les décisions politiques et améliorer les pratiques agricoles.

Cependant, il existe une variété de méthodes possibles qui peuvent conduire à des émissions plus faibles de polluants atmosphériques, tout en maintenant ou améliorant l'efficacité des exploitations agricoles par :

Adoptez des alternatives à la combustion des résidus de culture, comme le paillage, le compostage ou l'utilisation des résidus de culture pour la production de bioénergie ou comme alimentation pour le bétail

Utilisez les engrais plus efficacement grâce à une application précise, des tests de sol appropriés et des engrais à libération lente, qui peuvent limiter la libération d'ammoniac et de protoxyde d'azote.

Améliorez la gestion du fumier en couvrant les zones de stockage, en utilisant des digesteurs de biogaz et en chronométrant et appliquant correctement le fumier sur les champs.

Améliorez ou maintenez les machines agricoles pour fonctionner plus efficacement et réduire les émissions d'échappement.

Réduisez le labour excessif avec des méthodes de culture de conservation ou sans labour pour réduire la pollution de l'air (émissions de poussière) et améliorer la santé des sols.

Intégrez une meilleure planification agricole, comme le chronométrage des opérations pour minimiser les émissions de poussière causées par le vent ou les polluants.

En combinaison, ces efforts peuvent aider les agriculteurs et les décideurs à réduire la pollution de l'air, améliorer la qualité de l'air dans les communautés locales et établir/maintenir des systèmes agricoles plus durables sans réduire la production de cultures.

Les agriculteurs créent des polluants à la fois visibles et invisibles par leur utilisation d'engrais chimiques et d'animaux d'élevage. Réduire ces émissions n'est pas impossible ; avec une meilleure surveillance et sensibilisation, les agriculteurs peuvent changer leur gestion de leurs exploitations pour réduire la pollution. Une planète plus saine peut être créée en fournissant de la nourriture à tous et en garantissant un air propre, exempt de polluants ; cela nécessite un effort collectif pour aborder ce problème par des approches informées et équilibrées.